CN106900234B - 一种插秧机的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种插秧机的驱动系统，包括行走驱动液压系统、秧箱升降能量回收液压系统；行走驱动液压系统包括驱动主回路、补油回路、冷却回路；发动机通过皮带带动前、后轮柱塞泵工作，前、后轮柱塞泵为斜盘式，其可以调节斜盘倾角大小和倾角方向来改变泵的排量和吸油、压油方向，具有改变流量大小和方向的双重作用；秧箱升降能量回收液压系统的动力元件为由发动机驱动的齿轮泵，齿轮泵的出油口连接三位四通换向阀，三位四通换向阀用于控制液压油流向继而控制秧箱的提升下降，换向阀为O型中位机能，用于锁死油缸位置，升降油缸的无杆腔出油口安装两位电磁换向阀，用于改变液压油方向，蓄能器安装在换向阀的一路出油口上，用于存储和释放能量。

Description

一种插秧机的驱动系统

技术领域

本发明涉及一种插秧机的驱动系统，属于插秧机驱动系统技术领域。

背景技术

随着国家“十三五”的实施，液压传动及电力传动技术逐渐被引用到农业机械领域，农机产品也逐渐向着自动化、智能化高速发展，同时，可利用能源持续减少，农业机械节能环保技术也成为必然的发展趋势。

现有的高速插秧机具有效率高、栽植质量好等一系列优点，其长期在环境较差的水田中工作，可以基本满足水田工作要求，但也存在以下缺点：

1)要使用多级齿轮和传动轴传递动力，传动系统复杂笨重，布置方式固定单一，调速范围小。

2)整机质量较大，不满足轻量化需求。

3)不能储存回收系统多余的动能或势能，不利于节能环保。

4)插秧驱动部件为机械传动，传动系统复杂，无法无极调速，不利于控制。

5)不利于实现自动化、智能化控制。

发明内容

本发明旨在消除现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单紧凑、布局灵活、重量减轻、调速范围大、插秧机构可无极调速、具有能量回收功能、便于进行自动化、智能化控制、并能够满足高速插秧机正常作业行驶的插秧机驱动及能量回收系统。

本发明采取以下技术方案：

一种插秧机的驱动系统，包括行走驱动液压系统、秧箱升降能量回收液压系统；所述行走驱动液压系统包括驱动主回路、补油回路、冷却回路；所述的驱动主回路的动力源是发动机1，发动机1通过皮带带动前、后轮柱塞泵2、3工作，所述前、后轮柱塞泵2、3为斜盘式，其可以调节斜盘倾角大小和倾角方向来改变泵的排量和吸油、压油方向，具有改变流量大小和方向的双重作用；前、后轮柱塞泵出油口分别与前、后轮驱动马达4、5相连，所述前、后轮驱动马达为双向变量柱塞马达，前、后轮驱动马达输出轴分别连接前、后车桥的驱动轴；所述的补油回路包括补油泵11、补油单向阀组和补油限压阀；所述的冷却回路包括与前、后轮驱动马达4、5分别对应的前、后轮冲洗梭阀16、22、前、后轮冷却器18、20和前、后轮冲洗溢流阀17、21，所述前、后轮冲洗溢流阀17、21为液控型，主回路低压油一侧持续有主回路15％～25％的流量经过前、后轮冷却器冷却后流回油箱；所述秧箱升降能量回收液压系统的动力元件为由发动机1驱动的齿轮泵34，齿轮泵34的出油口连接三位四通换向阀27，所述的三位四通换向阀27为电磁式，用于控制液压油流向继而控制秧箱的提升下降，换向阀30为O型中位机能，用于锁死油缸位置，在升降油缸33的进油和出油回路皆安装有单向节流阀31、32，所述的单向节流阀31、32为单向阀和可变节流阀并联而成，其用于控制系统在单一流向上的流量，防止油缸超速，所述的升降油缸33为单作用油缸，油缸的无杆腔出油口安装两位电磁换向阀，用于改变液压油方向，蓄能器28安装在换向阀30的一路出油口上，用于存储和释放能量。

进一步的，所述的前后车桥包含主减速器和差速器，其传动比能够确保系统没有寄生功率。

进一步的，补油泵11为齿轮泵，补油单向阀组为两个单向阀的组合使用，补油限压阀为溢流阀。

进一步的，所述补油泵11是齿轮泵。

进一步的，还包括电驱动插秧系统，所述电驱动插秧系统包括地轮、转速传感器、电动机及控制机构；所述的地轮安装在插秧机的一侧，跟随插秧机行走，所述转速传感器用于测定地轮转速，并将所测的数据传递给控制机构，所述的控制机构将地轮转速转化为插秧机的行走速度，并结合株距设置数据进而控制电动机转速；电动机也安装有电动机传感器，用于测得实际输出并反馈给控制机构，精准控制株距。

本发明的有益效果在于：

1)底盘采用双泵双马达的驱动方式，保留前后车桥，在优化了布局灵活性，实现无极调速的基础上，保证了传动效率和插秧机的通过性。

2)液压元器件功率密度高，整机质量下降，实现了轻量化需求。

3)秧箱升降机构具有能量回收功能，能储存回收系统多余的动能或势能，节能环保。

4)电机驱动插秧机构，布局简单，不需要复杂的机械传动系统，实现株距无级可调，更加符合农艺要求，控制也更方便。

5)地轮测速，避免了因为行驶车轮打滑而使得行驶速度测量不准确，闭环反馈控制更加精确地保证株距一致。

6)液压系统易于实现智能化、自动化控制。

7)无需多级齿轮传动，传动系统轻巧，布置更灵活，调速范围大。

8)整机质量可大幅降低，能够满足轻量化的需求。

9)设计了电驱动插秧系统，采用电机作为插秧驱动的动力，减少了柴油机马达的传动结构，减轻了设备的重量，同时控制更方便更准确。

附图说明

图1为本发明插秧机的驱动系统中的行走驱动系统布局图。

图2为本发明插秧机的驱动系统中的行走驱动系统液压原理图。

图3为本发明插秧机的驱动系统中的秧箱提升及能量回收系统液压原理图。

图4为本发明插秧机的驱动系统中的插秧驱动系统原理图。

图中标示说明如下：

1-发动机，2-前轮驱动柱塞泵，3-后轮驱动柱塞泵，4-前轮驱动马达，5-后轮驱动马达，6-轴间差速锁阀，7-前桥，8-后桥，9-前轮，10-后轮，11-补油泵，12、13-两个前轮补油溢流阀，23、24-两个后轮补油溢流阀，14、15-两个前轮补油单向阀，25、26-两个后轮补油单向阀，16、22-前、后轮冲洗梭阀，17、21-前、后轮冷却溢流阀，18、20-前、后轮冷却器，19-油箱，27-三位四通换向阀，28-蓄能器，29-单向阀，30-换向阀，31、32-单向节流阀，33-升降液压缸，34-齿轮泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1-图4：

图1所示为行走驱动系统布局图。

柴油发动机1为整个行走驱动系统提供动力，双向变量柱塞泵2、3通过皮带与发动机联接，两个柱塞泵分别通过闭式回路联接前轮驱动马达4和后轮驱动马达5，前轮驱动马达的输出轴连接前桥，后轮驱动马达的输出轴连接后桥，前后车桥内配置有主减速器和行星齿轮差速器，通过合理配置马达转速与车桥减速比保证各个车轮均不存在寄生功率，两马达之间设置有轴间差速锁阀，起到轴间差速的作用。

图2为本发明行走驱动系统液压原理图。其主要由两部分组成：1)泵马达组成的液压闭式主回路；2)补油回路和冷却回路。

柴油发动机1是整个系统的动力源，其经过皮带连接将动力分别传递给两个双向变量柱塞泵和补油齿轮泵，两个双向变量柱塞泵分别通过闭式回路与前后车桥的行走驱动马达相连，所述的双向变量柱塞泵为斜盘式柱塞泵，其可以通过调节斜盘的倾角和方向以实现调节流量和改变流向的双重功能，并以此来无极地调节行走驱动马达输出轴的转速和转向，继而改变插秧机的速度和实现前进后退功能。所述的前后行走驱动马达分别通过联轴器与前后车桥相连接以驱动负载，前后车桥配置有不同减速比的主减速器和行星齿轮差速器，通过合理配置来确保各个车轮之间不存在寄生功率。所述的补油系统包括补油泵、单向阀组和补油限压阀，补油泵为齿轮泵，齿轮泵的输出油液顶开补油单向阀输入到系统的低压一侧，该油压可以维持一个系统基础压力，压力大小由补油溢流阀控制，约在0.8-1.0MPa之间，可以有效防止汽蚀；所述的冷却回路包括冲洗梭阀、冷却器和冲洗溢流阀，由于驱动系统采用闭式液压回路，其工作后的热油不流回油箱，油温较高，故需要设置冷却回路以保证主回路的液压油不至于温度过高而影响其性能，冲洗梭阀为液控性，其受高压油控制，将低压一侧液压油以大约20％的比例引至冷却器进行冷却，冲洗系统压力由冷却溢流阀调定，压力较低。

图3为本发明秧箱升降及能量回收系统液压原理图。

秧箱升降及能量回收系统用于控制秧箱的提升下降，并可以把秧箱下降过程中的势能储存回收并在需要的时间释放。柴油发动机1为秧箱升降及能量回收系统提供动力，齿轮泵34通过皮带与发动机相连，齿轮泵34出口连接有三位四通电磁换向阀27，当换向阀处于左位时，液压缸向上运动，秧箱提升，当换向阀处于右位时，液压缸向下运动，秧箱下降，所述的换向阀为O型中位机能，当其处于中位时，液压缸锁死，即把秧箱固定于某一位置，在液压缸的有杆腔和无杆腔进出油路皆设置有单向节流阀31、32，所述的单向节流阀31、32即单向阀和可变节流阀并联而成，用于控制单一方向上系统流量，防止液压缸超速，在液压缸的无杆腔一侧出油口设置有两位电磁换向阀30，该换向阀30处于左位时液压油流回油箱，当换向阀通电处于右位时，油缸无杆腔流出的液压油顶开单向阀进入蓄能器，蓄能器充能，当系统重新需要使秧箱上升时，蓄能器与液压泵同时提供高压油，蓄能器将储存的能量释放，以达到节能环保的目的。

图4插秧驱动系统原理图。

所述的插秧驱动系统包括地轮、转速传感器、电动机及控制机构。系统使用安装在插秧机一侧的地轮测速，以防止由于行驶轮滑移或滑转导致速度测量不准确，转速传感器用于检测地轮转速，并将测得的数据传递给控制机构，控制机构结合行驶速度和株距计算出电动机转速，并对其进行控制。电动机转速无极可调，继而使得插秧株距也可无极调整，电动机输出轴安装有转速传感器，用于测得实际输出并反馈给控制机构，以消除系统误差，实现闭环反馈，精准控制株距。

本发明底盘采用双泵双马达的驱动方式，保留前后车桥，在优化了布局灵活性，实现无极调速的基础上，保证了传动效率和插秧机的通过性；液压元器件功率密度高，整机质量下降，实现了轻量化需求；秧箱升降机构具有能量回收功能，能储存回收系统多余的动能或势能，节能环保；电机驱动插秧机构，布局简单，不需要复杂的机械传动系统，实现株距无级可调，更加符合农艺要求，控制也更方便；地轮测速，避免了因为行驶车轮打滑而使得行驶速度测量不准确，闭环反馈控制更加精确地保证株距一致；液压系统易于实现智能化、自动化控制；无需多级齿轮传动，传动系统轻巧，布置更灵活，调速范围大；整机质量可大幅降低，能够满足轻量化的需求。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种插秧机的驱动系统，其特征在于：

包括行走驱动液压系统、秧箱升降能量回收液压系统；

所述行走驱动液压系统包括驱动主回路、补油回路、冷却回路；

所述的驱动主回路的动力源是发动机(1)，发动机(1)通过皮带带动前、后轮柱塞泵(2、3)工作，所述前、后轮柱塞泵(2、3)为斜盘式，其可以调节斜盘倾角大小和倾角方向来改变泵的最大排量和吸油、压油方向，具有改变流量大小和方向的双重作用；前、后轮柱塞泵出油口分别与前、后轮驱动马达(4、5)相连，所述前、后轮驱动马达为双向变量柱塞马达，前、后轮驱动马达输出轴分别连接前、后车桥的驱动轴；

所述的补油回路包括补油泵(11)、补油单向阀组和补油限压阀；

所述的冷却回路包括与前、后轮驱动马达(4、5)分别对应的前、后轮冲洗梭阀(16、22)、前、后轮冷却器(18、20)和前、后轮冲洗溢流阀(17、21)，所述前、后轮冲洗溢流阀(17、21)为液控型，主回路低压油一侧持续有主回路15％～25％的流量经过前、后轮冷却器冷却后流回油箱；

所述秧箱升降能量回收液压系统的动力元件为由发动机(1)驱动的齿轮泵(34)，齿轮泵(34)的出油口连接三位四通换向阀(27)，所述的三位四通换向阀(27)为电磁式，用于控制液压油流向继而控制秧箱的提升下降，换向阀(30)为O型中位机能，用于锁死升降油缸(33)位置，在升降油缸(33)的进油和出油回路皆安装有单向节流阀(31、32)，所述进油和出油回路连接至所述三位四通换向阀(27)，且所述三位四通换向阀(27)还与油箱(19)连接，换向阀(30)连接于升降油缸(33)的出油回路上；所述的单向节流阀(31、32)为单向阀和可变节流阀并联而成，其用于控制系统在单一流向上的流量，防止升降油缸(33)超速，所述的升降油缸(33)为单作用油缸，升降油缸(33)的无杆腔出油口安装两位电磁换向阀，用于改变液压油方向，蓄能器(28)安装在换向阀(30)的一路出油口上，用于存储和释放能量；

所述的前、后车桥包含主减速器和差速器，其传动比能够确保系统没有寄生功率；

补油泵(11)为齿轮泵，补油单向阀组为两个单向阀的组合使用，补油限压阀为溢流阀。

2.如权利要求1所述的插秧机的驱动系统，其特征在于：所述补油泵(11)是齿轮泵。

3.如权利要求1所述的插秧机的驱动系统，其特征在于：还包括电驱动插秧系统，所述电驱动插秧系统包括地轮、转速传感器、电动机及控制机构；所述的地轮安装在插秧机的一侧，跟随插秧机行走，所述转速传感器用于测定地轮转速，并将所测的数据传递给控制机构，所述的控制机构将地轮转速转化为插秧机的行走速度，并结合株距设置数据进而控制电动机转速；电动机也安装有电动机传感器，用于测得实际输出并反馈给控制机构，精准控制株距。

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